分子的空间构型

分子的空间构型

【学习目标】

1、理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；

2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；

3、掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；

【学习重点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简易方法

【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论

【学习方法】讲解法、归纳法

【课时安排】1课时

【教学过程】

〖复习回顾〗

1、共价键的类型分为（成键方式“头碰头”）和（成键方式“肩并肩”）

2、描述共价键的键参数分别为、、。〖你知道吗〗

1、C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？

2、为什么H2O分子是“V”型、键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？

一、杂化轨道理论（1931年，美国化学家鲍林L.Pauling提出）

基本要点：①.成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道—杂化轨道。

②.杂化前后轨道数目不变。

③.杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。

1、等性sp3杂化型（CH4）

轨道排布式：

电子云示意图：

正四面体

（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；

（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定，所以C原子与H原子结合成稳定的CH4，而不是CH2。

2、等性sp2杂化型（BF3）

用轨道排布式表示B原子采取sp2杂化轨道成键的形成过程：

电子云示意图：

3、等性sp杂化型（气态BeCl2）

用轨道排布式表示Be原子采取sp杂化轨道成键的形成过程：

电子云示意图：

【例题选讲】

例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。

例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构

4.杂化的分类:

由原子轨道组合成一组简并杂化轨道的杂化过程称为等性杂化。完全由一组具有未成对电子的原子轨道或空轨道参与的杂化都是等性杂化。

如果杂化后所得到的一组杂化轨道并不完全简并，则称为不等性杂化。有孤对电子

．．．．参与的杂化都是不等性杂化。

5．小结：几种常见的杂化轨道类型

杂化类型sp sp2 sp3

杂化轨道排布直线形三角形四面体杂化轨道中孤对电子数0 0 0 1 2 分子空间构型直线形平面三角形正四面体三角锥形V 形

实例BeCl2

乙炔乙烯

BF3

CH4

CCl4

NH3 H2O

键角180°120°109.5°107.3°104.5°

二、确定分子空间构型的简易方法

价层电子对互斥理论（1941年西奇威克、吉来斯比等提出）

共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。

★确定分子空间构型的简易方法 对于AB

（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，

如：PCl 5 中52

5

15=⨯+=

n （2）O 、S 作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6； （3）离子的价电子对数计算 如：NH 4+ ： 41415=-⨯+=n ； SO 42- ：42

06=++=n

〖课堂练习〗

1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )

A．CO2与SO2 B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4

2、对SO2与CO2说法正确的是( )

A.都是直线形结构

B.中心原子都采取sp杂化轨道

C.S原子和C原子上都没有孤对电子

D.SO2为V形结构，CO2为直线形结构

3、下列分子和离子中，中心原子的价电子对几何构型为四面体，且分子(离子)空间构型为

V形的是（）

A、NH4+

B、SO2

C、H3O+

D、OF2

4、下列分子中，结构构成平面三角形的是（）

A、HgCl2

B、BF3

C、TeCl4

D、SF6

5、下列分子中，键角最大的是（）

A、H2S

B、H2O

C、CCl4

D、NH3

6、下列分子中的碳原子不采取sp2杂化的是（）

A、C6H6

B、石墨

C、C2H4

D、C3H8

7、下列分子的键角均是109°28′的是（）

A、P4

B、NH3

C、CCl4

D、CH2Cl2

8、下列判断正确的是（）

A、BF3是三角锥形分子

B、铵根离子呈平面形结构

C、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-pσ键

D、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的4个sp3杂化轨道重叠形成的

σ键

9、下列分子结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是（）

A、CO2

B、PCl3

C、SiH4

D、NO2

10、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。

(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2